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從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？

遠川科技評論
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2022-07-01 14:16
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從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？

從制造到智造
2006年，美國國家地理頻道上線了一個名叫《超級工廠》（Ultimate Factories）的紀錄片，揭秘了像可口可樂、樂高、勞斯萊斯幻影、百威啤酒以及寶馬Z4這樣的明星產品都是怎么一步一步被生產出來的。
這部片子既滿足了人們對工廠的好奇心，也幫助人們建立對制造業更立體的認知，并且最終意識到一個關鍵問題：每個偉大的產品背后不僅有偉大的發明家，同時也有一套偉大的生產體系。
從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？
汽車就是最好的例子。實際上，人類歷史上所有劃時代的生產方式革命，都是從汽車開始的。
比如上世紀初，雖然亨利·福特發明了T型車，但是直到它借鑒屠宰廠引入流水線作業之后才讓T型車的價格變得親民，不僅讓自己成為來億萬富翁，也讓美國成為一個車輪上的國家；上世紀六七十年代，豐田通過實踐摸索出了一套精益生產的做法，讓JIT（準時生產）深入人心，并被其他行業像素級復刻。
進入到21世紀之后，計算機、機器人以及各種新技術在生產線上開始普及，推高了整個汽車行業的自動化和數字化水平，許多技術都外溢到了其他行業。
在汽車行業，生產制造從未過時，相反，隨著競爭加劇和技術進步，它變得前所未來的復雜和重要，許多公司都將“工廠”作為自己的最強產品，比如寶馬。
作為傳統整車廠中的佼佼者，寶馬在業內一直被視為生產靈活、工藝先進、產業整合能力強的標桿。
今年6月23日，華晨寶馬生產基地大規模升級項目——里達工廠正式開業，該項目以150億元總投資創下寶馬在華歷史上單項投資之最，印證了寶馬集團對華長期信心和承諾。里達工廠的開業意味著寶馬iFACTORY戰略在中國正式落地。
為何要在一座工廠身上花這么多錢？一座好的工廠究竟可以給車企帶來什么？汽車生產的未來是什么？這是本文試圖解答的問題。
《終極工廠》總共拍了6季，一共62集，其中汽車類節目占比超過一半，足以證明汽車在制造業中的標桿地位。
和可樂、薯片、啤酒這樣的快消品相比，汽車的復雜度顯然要高得多，生產流程也更長，和航空軍工產品相比，汽車的零部件數量與制造復雜度雖然稍遜一籌，但因為身處一個充分競爭市場，屬于大眾消費品，更強調成本和性能之間取得平衡。
如果說航空航天業代表了一個國家高精尖技術水平，那么汽車制造更像是反映一個國家制造業綜合能力的一面鏡子。
眾所周知，一輛汽車的零部件有上萬個，上世紀六十年代之后，由于產業鏈分工越來越細，整車廠自制的零部件越來越少，而是轉為層層外包，涉及的供應商成百上千家，比如整車廠會把車門系統外包給一家Tier 1，后者可能會把車窗外包給一家Tier 2，之后Tier 2又可能會把車窗升降馬達外包出去，最終形成一個類似于金字塔式的供應鏈結構。
層層外包的供應鏈結構雖然一定程度上解放了整車廠的時間和空間，提高了零部件供應商的規模效應，但也給整車廠的生產和管理提出了更大的挑戰。
一方面，供應鏈環節環環相扣，像一個高速運轉的齒輪，一場千里之外的黑天鵝事件所引發的零部件短缺，都有可能導致整條生產線無法正常運轉，而且隨著規模效應不斷提高，任何一個細小的缺陷都有可能釀成一場質量危機，可能由此產生數額巨大的召回成本。
從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？
另一方面，由于消費者的需求日益個性化，模塊化造車平臺逐漸普及，一條生產線往往會生產不同品牌的不同車型，這也要求不同環節之間緊密配合，提高生產節拍的同時，要減少不必要的錯誤和浪費，因為生產環節上的每一處浪費最后都會體現在終端售價和公司的資產負債表上。
在生產制造這件事上，沒有人可以抄近路，像豐田、大眾、寶馬這樣的傳統整車廠在這方面積累了極為豐富的經驗，像特斯拉、蔚小理這樣的公司最初也要從豐田、寶馬、福特等公司里請老師傅來嚴格把關，但即便如此，在之后的生產過程中也免不了要走一些彎路。
不同時代對于一座優秀整車廠的定義是不同的。
一百年前，位于底特律的胭脂河工廠無疑是最優秀的那個，因為它規模足夠大，面積有540個足球場大，而且追求對所有零部件的絕對可控，除了發動機、底盤和輪胎廠之外，還有發電廠、煉煤廠、煉鋼爐以及軋鋼廠等。
五十年前，豐田通過JIT減少了庫存和浪費，在同等產量下，豐田工廠的面積要比對方小得多，成為同行爭相學習的對象。為了學習豐田的先進經驗，通用甚至在80年代和豐田在美國成立了一家叫NUMMI的合資工廠，這家工廠后來輾轉成為特斯拉的第一座整車廠。
汽車產業發展到現在，除了比亞迪和特斯拉依然追求垂直一體化之外，其他整車廠基本上都接受了產業鏈的分工協作，也不再把工廠規模和零件自制率作為最重要的目標來追求，隨著時代的進步，一座優秀工廠的內涵也在與時俱進，除了不斷提升精益生產的水平，數字化和綠色成為兩個不能忽視的指標。
從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？
需要強調的是，數字化不等于自動化，后者是指用機器來替代人工，主要采用供應商的解決方案，而數字化更多是從公司的實際需求出發，也不僅限于生產端的效率提升，而是貫穿在企業經營的方方面面，而這是傳統供應商的標準化產品無法解決的問題。
換句話來說，在汽車行業，數字化能力是“要不來、討不來、買不來的”，只有在充分洞察不同環節的不同需求之后，借助先進技術，才能在實踐中摸索出最適合自己的一套打法，從而構建自己的競爭壁壘。
過去，由于數據傳輸、儲存和計算的成本比較高，傳統工廠的數字化轉型可望不可及，但隨著信息計算的發展，包括AI、機器學習、數字孿生等技術的進步，傳統工廠如今也可以插上數字化的翅膀，讓生產變得更快、更精確、更透明，做到及時發現問題，解決問題。
比如華晨寶馬鐵西工廠的建設中就采用了數字孿生的技術，通過對廠房建設、設備安裝以及調試進行計算機模擬從而提升效率，既可以減少因為產線調試導致的停工，又可以在沖壓和焊接的過程中減少誤差，提升產品質量。
在電動化時代，一座整車廠除了要考慮自動化和數字化水平，綠色、可持續也成了一道必答題，而所謂的“綠色”并不僅僅只電力來源，而是一個系統概念，貫穿在研發、采購、生產、運輸、建設等各個環節。
在這方面，寶馬是行業內當之無愧的楷模。
比如在生產環節上，大東工廠的涂裝車間可以實現100%的水再生；在運輸方式上，華晨寶馬通過鐵路來減少二氧化碳的排放；在可再生能源上，寶馬全球所有的工廠都在使用可可再生能源，比如沈陽工廠用光伏發電，歐洲工廠用風電和水電。
剛開業的里達工廠更是綠色制造的典范。在電力來源上，它擁有遼寧省首個熱電聯產系統（CHP），從使用煤炭轉為使用天然氣，將節約至少50%的能源；在技術上，通過最先進的設備和AI技術來節省能源；在電池回收方面，和浙江華友循環合作實現電池原材料的閉環管理。
而且，里達工廠對綠色的定義延展到了生態環境和生物多樣性保護的范疇。廠區內擁有11,000多株不同種類的樹木， 7,500平方米的花園，其中還有900平方米的人工湖以及33種不同類型的植物。可持續的綠化和海綿城市系統收集雨水，滋養植物并補充地下水。
目前， 整個寶馬沈陽生產基地都使用100%可再生電力。寶馬沈陽生產基地已擁有占地29萬平方米的太陽能電池板，在遼寧省位列第一。這些太陽能電池板每年可產生44,000 兆瓦時的電力——足以支撐9,000個普通家庭一整年的用電。太陽能電池板的擴建將在未來幾年繼續進行，在里達工廠的擴建面積將達120,000平方米。
目前，全球汽車行業正在向智能電動的方向轉型，根本目的也是為了實現全球社會經濟的可持續發展，為此，寶馬不僅在產品和技術上不斷推陳出新，在生產制造端也樹立了一個榜樣，這是很多電動新勢力望塵莫及之處。
寶馬推出的iFACTORY戰略通過精益、數字化和綠色三個維度上的卓越實踐在汽車行業樹立了一個全新的標桿。
比如在精益生產上，寶馬iFACTORY可以實現靈活的生產方式，同一條產線上可以實現不同驅動類型和不同產品的共線生產，同時，還可以更加從容靈活地處理供應鏈短缺情況，并且根據市場和用戶需求的變化做出快速反應。
過去一年多，由于疫情以及上游零部件短缺等問題，汽車行業遭受了前所未有的供應鏈危機，對整車廠的供應鏈和生產管理都提出了前所未有的挑戰，而寶馬集團通過強大的產業協同能力克服了重重困難，去年在華銷量達到84.6萬輛，同比增長8.9%。
6月23日開業的沈陽里達工廠也嚴格遵循了iFACTORY的標準，一方面，它以電動車制造為導向，在需要時可以將100%產能投入到電動車生產，但又保持了寶馬特有的柔性生產，能夠響應客戶的個性化需求、快速推出新產品。
里達還在許多方面創造了“第一”。
比如，它是寶馬集團第一座全面采用虛擬仿真技術的工廠。與眾不同的是，它從一開始就完全在虛擬環境進行規劃和模擬，從廠區規劃、建筑設計、產線布局、設備調試到物流集成，都建立了數字孿生模型并進行模擬，而且在千兆5G網絡的支持下，AR、實時視頻傳輸等技術得以在里達工廠落地。
里達工廠通過最先進的技術把“工業元宇宙”搬到了現實，不僅縮短了工廠的建設周期，降低了工程建設成本，還避免了約50%的施工中因設計缺陷導致的工程變更。
此外，里達工廠也是一座真正數據驅動的工廠，打通了研發、采購、物流、生產和服務等環節的數據孤島，不斷提升產品質量，另外，里達工廠也是一座真正的綠色工廠，100%使用可再生電力，同時也在生產過程中采用了諸多循環工藝，減少浪費和碳排放。
從制造到智造：車企如何把工廠作為方法？
值得一提的是，2010年至今，寶馬沈陽投生產基地累計獲得資已超過830億元人民幣，建成集研發、采購、動力總成和整車生產為一體的寶馬全球最大生產基地，而里達工廠是目前投資最大的一個項目，整體投資達150億元，這是因為這座工廠承載寶馬在智能電動時代轉型的決心與野心。
到2023年，寶馬集團將在中國提供約13款純電動車型。到2025年，純電動汽車的銷量將占寶馬集團中國市場銷量的25%，屆時，基于全新構架的“新世代”車型將正式亮相。
目前，里達工廠已經順利投產寶馬的的一款中型純電動轎車i3，里達工廠在精益、數字化和綠色方面的能力不僅可以為i3的生產保駕護航，同時也可以在未來為寶馬集團的電動化轉型提供更多堅實的支撐。
2013年4月，德國正式推出“工業4.0”戰略。2015年5月，中國也正式印發《中國制造2025》，全面推動制造強國的戰略，同年，默克爾訪華時，宣布要共同推進新工業革命和業態。
作為兩國合作最緊密的產業，汽車產業一直備受關注，這不僅因為汽車產業產值大，產業鏈帶動效應強，也是因為它應用了許多最先進的技術，如果能在汽車產業被驗證，就有可能被其他行業效仿，為其他行業的轉型升級賦能。
里達工廠的投產既是中德合作的又一個典范，同時也能夠為制造業的轉型升級提供更多有價值的實踐探索和啟發。
本文來自微信公眾號 “遠川科技評論”（ID：kechuangych），作者：羅松松，36氪經授權發布。
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